論文の概要: Event-Driven Simulation for Rapid Iterative Development of Distributed Space Flight Software

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.12502v1
• Date: Sun, 18 May 2025 17:32:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-20 14:57:11.270112
• Title: Event-Driven Simulation for Rapid Iterative Development of Distributed Space Flight Software
• Title（参考訳）: 分散宇宙飛行ソフトウェアの迅速な反復開発のためのイベント駆動シミュレーション
• Authors: Toby Bell, Simone D'Amico,
• Abstract要約: 本稿では,新しい宇宙シミュレーション環境の設計,開発,応用について述べる。 この環境は、ソフトウェアのみのシミュレーションの柔軟性、決定性、および可観測性と、通常、リアルタイムのハードウェア・イン・ザ・ループテストによってのみ達成される忠実さと深さを組み合わせている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.14360329494344
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper presents the design, development, and application of a novel space simulation environment for rapidly prototyping and testing flight software for distributed space systems. The environment combines the flexibility, determinism, and observability of software-only simulation with the fidelity and depth normally attained only by real-time hardware-in-the-loop testing. Ultimately, this work enables an engineering process in which flight software is continuously improved and delivered in its final, flight-ready form, and which reduces the cost of design changes and software revisions with respect to a traditional linear development process. Three key methods not found in existing tools enable this environment's novel capabilities: first, a hybrid event-driven simulation architecture that combines continuous-time and discrete-event simulation paradigms; second, a lightweight application-layer software virtualization design that allows executing compiled flight software binaries while modeling process scheduling, input/output, and memory use; and third, high-fidelity models for the multi-spacecraft space environment, including for wireless communication, relative sensing such as differential GPS and cameras, and flight computer health metrics like heap exhaustion and fragmentation. The simulation environment's capabilities are applied to the iterative development and testing of two flight-ready software packages: the guidance, navigation, and control software for the VISORS mission, and the Stanford Space Rendezvous Laboratory software kit for rendezvous and proximity operations. Results from 33 months of flight software development demonstrate the use of this simulation environment to rapidly and reliably identify and resolve defects, characterize navigation and control performance, and scrutinize implementation details like memory allocation and inter-spacecraft network protocols.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,分散宇宙システムのための高速プロトタイピングおよびテストのための新しい宇宙シミュレーション環境の設計,開発,および応用について述べる。 この環境は、ソフトウェアのみのシミュレーションの柔軟性、決定性、および可観測性と、通常、リアルタイムのハードウェア・イン・ザ・ループテストによってのみ達成される忠実さと深さを組み合わせている。 最終的に、この作業は、飛行ソフトウェアが最終的な飛行可能な形で継続的に改善され、納入されるエンジニアリングプロセスを可能にし、従来の線形開発プロセスに対する設計変更やソフトウェア修正のコストを低減させる。 ひとつは、連続時間と離散イベントシミュレーションのパラダイムを組み合わせたハイブリッドなイベント駆動シミュレーションアーキテクチャ、もうひとつは、プロセスのスケジューリング、入力/出力、メモリ使用をモデリングしながらコンパイルされた飛行ソフトウェアバイナリの実行を可能にする軽量なアプリケーション層ソフトウェア仮想化設計、もうひとつは、無線通信、差分GPSやカメラのような相対的なセンシング、ヒープの枯渇やフラグメンテーションのようなフライトコンピュータの健康指標を含む、多宇宙環境のための高忠実なモデルである。 シミュレーション環境の機能は、VISORSミッションのための誘導、ナビゲーション、制御ソフトウェアと、ランデブーと近接操作のためのスタンフォード宇宙レンデブー実験室ソフトウェアキットという、2つの飛行可能なソフトウェアパッケージの反復開発とテストに適用される。 33ヶ月のフライトソフトウェア開発の結果は、このシミュレーション環境を用いて、欠陥を迅速かつ確実に識別し、解決し、ナビゲーションと制御性能を特徴づけ、メモリ割り当てや航空宇宙間ネットワークプロトコルのような実装の詳細を精査することを示した。

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